一文看懂NB-IoT与eMTC的技术比较-基础电子

精品文档-下载后可编辑一文看懂NB-IoT与eMTC的技术比较-基础电子伴随移动通信技术的不断发展，低功耗广域网(LPWAN)等物联网迎来了快速发展。从NB-IoT与eMTC的技术比较，看中国三大运营商在NB-IoT和eMTC上的选择策略从运营商来看，ATT、Verizon、KDDI、KPN、Orange、NTTDoCoMo、Telefonica、Telstra、Telus等都先后开展了eMTC的商用。在我国，中国电信率先起跑，在确立了800MHz组网能力之后，计划建设30万NB-IoT基站;中国联通与Jasper签订双排他协议，早早确定了NB-IoT作为发展方向;而早提出发展物联网的中国移动，却在NB-IoT与eMTC之间徘徊不定，这中间的原因，主要是两种制式各有所长，而中国移动TDD网络也决定了其决策上的纠结性。本文将试图从需求、技术、现状等角度来分析我国三大运营商在NB-IoT和eMTC上的推广策略。一、三大运营商目前的口径先看中国联通，中国联通近期宣布将于2022年适时部署eMTC网络;上周的股东大会上王晓初董事长也介绍：“长远来看，我们更关注eMTC。因为需要高流量、低时延。如车联网等应用场景，一定是5G+eMTC的结合。”从以上口径看，联通打了个太极，实则没有明确的eMTC发展计划。再看中国电信，中国电信基本不提eMTC，据悉其口径是“根据标准、产业成熟情况，适时引入”。显然，中国电信也没有明确的eMTC发展计划，属于边走边看。看中国移动，中国移动虽然没有在公开场合公布其eMTC计划，但从实际进展看，是三大运营商中eMTC投入多的一个，目前已在多个城市进行eMTC网络的小范围部署和验证。笔者推测，由于TDD牌照、NB-IoT暂不支持TDD等原因，一方面中国移动反复宣称将以NB-IoT技术为主，给政府组织施压、力促FDD牌照的获取;另一方面移动也不敢保证一定能获取到FDD牌照、至少短期内不一定能获取到，因此中国移动采取了脚踩两只船的策略，以发展NB-IoT为主、同时顺顾eMTC技术。二、NB-IoT与eMTC技术比较同属低功耗广域网(LPWAN)技术，两者在技术上互有优劣。NB-IoT的主要优势是成本更低、覆盖更广、小区容量预计也更大，eMTC的主要优势则是速率更高、可移动性更好、可支持语音。两者的详细比较如下：

不难看出，NB-IoT和eMTC都属于窄带LTE技术，这也意味着它们可以利用现有基础设施和频谱，不过相比现有的LTE网络来说，NB-IoT和eMTC在传输速率上都进行了大大的降低。NB-IoT使用的带宽大约为200KHz，支持100Kbps以下速率传输低流量数据；而eMTC技术则使用的是1.4MHz带宽，数据传输速率达1Mbps。而这也使得终端和网络的复杂性进一步降低，可实现更低功耗延长续航时间，通过冗余传输实现更深覆盖。完全符合目前物联网设备对于传输速率要求不高，低功耗、低成本的需求。NB-IoT技术具有以下优势：（1）强连接：穿墙能力上比Cat.4LTE提升20dB增益，在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；（2）超低功耗：由于NB-IoT聚焦小数据量、低速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，设备续航时间可以从过去的几个月大幅提升到几年甚至十年以上；（3）深度覆盖：能实现比GSM高20db的覆盖增益，相当于提升了100倍覆盖区域能力；（4）低成本：NB-IoT构建于蜂窝网络，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级；同时低速率、低功耗、低带宽同样给NB-IoT芯片以及模块带来低成本优势。（5）安全性：继承4G网络安力，支持双向鉴权以及空口严格加密，确保用户数据的安全性；（6）稳定可靠：能提供电信级的可靠性接入，有效支撑IoT应用和智慧城市解决方案。与NB-IoT技术相比，eMTC同样具有以上诸多特点，不过在信号覆盖深度（穿墙能力比Cat.4LTE提升15dB增益）、功耗、成本上则不同于NB-IoT。不过eMTC优势则在于传输速率更快，更低延时（100ms级，NB-IoT是秒级），支持移动性、FDD、定位、支持VoLTE语音通信等。不过，当3GPPRelease14标准的NB-IoT出来之后也能够支持定位和一定的移动性等特性。从上面的介绍，我们不难看出，eMTC和NB-IoT各具优势，并在特性上有一定的覆盖，同时很难有非常清晰的界限。对于二者的关系，高通认为，两项技术之间是互补的关系，并各自适用于不同的物联网使用情境，同时，LTE窄带技术和现有2G/GSM多模共存。下面从NB-IoT与eMTC的技术比较，看中国三大运营商在NB-IoT和eMTC上的选择策略三、应用策略分析与建议新技术的发展应用不可能仅由其本身的技术特点所能决定，还同时受到用户的需求、政策的扶持、产业链的推广等因素的影响。1、业务需求类业务：水表、电表、燃气表、路灯、井盖、垃圾筒等行业/场景，具有静止、数据量很小、时延要求不高等特点，但对工作时长、设备成本、网络覆盖等有较严格的要求。针对此类业务，技术上NB-IoT更合适。从NB-IoT与eMTC的技术比较，看中国三大运营商在NB-IoT和eMTC上的选择策略第二类业务：电梯、智能穿戴、物流跟踪等行业/场景，则对数据量、移动性、时延有一定的要求。针对这类业务，技术上eMTC则更胜一筹。由此可见，不同行业和应用场景有不同的技术要求，从业务需求上看三大运营商应当对NB-IoT和eMTC均不排斥。2、可替代性针对类业务，GSM/GPRS/EDGE因为产业链发展成熟、成本低、且支持移动性和语音等原因，可以在一定程度上替代NB-IoT;但由于覆盖、功耗、小区容量等原因，完全顶替是不可能的。针对第二类业务，CAT.0因为速率、移动性、语音等方面等均与eMTC相当，也可以在一定程度上替代eMTC，劣势是功耗、覆盖等;进一步，CAT.1以及WCDMA/HSPA也可在较小程度上可以临时顶替eMTC技术。因此，如果有完善的GSM/GPRS/EDGE网络，则NB-IoT就会显得不是那么刻不容缓;如果有LTECAT.0网络，则eMTC也可以不必太着急和必须。3、三大运营商网络特点中国联通的2G网络(GSM)覆盖较差、已经开始退网;3G网络(WCDMA)优势明显，可承载语音和中低速数据业务;4G网络(TD-LTE/FDDLTE)则中规中矩，没有CAT.0/CAT.1网络。中国电信的2G网络(CDMA1X)覆盖一般;3G网络(EVDO)劣势明显，无法承载语音;4G网络(TD-LTE/FDDLTE)则有一定优势，且CAT.1、VoLTE等业务也即将全网商用。中国移动的2G网络(GSM)覆盖非常完善，可以承载语音和极低速数据业务;3G网络(TD-SCDMA)劣势明显，无法承载语音;4G网络(TD-LTE)也一定劣势：没有FDD牌照，没有CAT.0/CAT.1网络。综上，中国联通对NB-IoT应当有很强需求，对eMTC有一定需求、但不强烈;中国电信对NB-IoT则有迫切需求，eMTC则可有可无;中国移动对NB-IoT应当有较强诉求，对eMTC也有一定需求。即：NB-IoT：中国电信中国联通中国移动eMTC：中国移动中国联通中国电信4、政策导向eMTC是3GPP匆忙之下的产物，特点不够鲜明;NB-IoT则相对来说讨论的更加充分、针对性更强，华为公司等是技术主导者之一、并有众多中国企业参与，有一定话语权和部署。在此情况下，结合目前的发展情况，我国政府和行业组织应该会优先发展NB-IoT技术，eMTC在技术和产业已经成熟、业务需求迫切的情况下，也会给予支持。5、应用策略分析与建议从NB-IoT与eMTC的技术比较，看中国三大运营商在NB-IoT和eMTC上的选择策略基于上述分析，我们认为和建议：中国联通：在2G退网完成之前，需尽快发展和完善NB-IoT技术;eMTC则作好技术储备即可，待国外已成熟应用、国内业务需求明朗时，通过升级软件等方式快速上线，2022年全网商用应该没必要。中国电信：